Java I/O解读与使用实例-优快云博客

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本文深入解析Java的I/O概念，包括基本概念、流的分类、字节流与字符流的操作实例，以及如何有效使用Java进行文件读写。

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摘要：本文主要讲解了Java I/O解读与使用实例。

一、I/O基本概念

I/O全称是Input/Output，Java的I/O就是Java的输入与输出操作。与之相关的接口和类都放在java.io包里面，因而，在进行Java输入输出操作时，需要导入该包。利用Java的I/O大大地扩展了系统的输入与输出范畴，不仅可以从控制台输入输出，还可以从其他数据存储形式进行输入输出，例如本地文件、远程数据库等。Java的I/O在文件数据的读写、数据的网络发送与接收等很多场合发挥着重要作用。

流是一组有顺序的，有起点和终点的字节集合，是对数据传输的总称或抽象。即数据在两设备间的传输称为流，流的本质是数据传输，根据数据传输特性将流抽象为各种类，方便更直观的进行数据操作。对于文件内容的操作主要分为两大类分别是：字符流和字节流

（1）字节流有两个抽象类：InputStream OutputStream其对应子类有FileInputStream和FileOutputStream实现文件读写。而BufferedInputStream和BufferedOutputStream提供缓冲区功能。

（2）字符流有两个抽象类：Writer Reader其对应子类FileWriter和FileReader可实现文件的读写操作.BufferedWriter和BufferedReader能够提供缓冲区功能，用以提高效率。

二、I/O流的分类

根据处理数据类型的不同分为：字符流和字节流
根据数据流向不同分为：输入流和输出流
字符流和字节流
字符流的由来：因为数据编码的不同，而有了对字符进行高效操作的流对象。本质其实就是基于字节流读取时，去查了指定的码表。字节流和字符流的区别：
（1）读写单位不同：字节流以字节（8bit）为单位，字符流以字符为单位，根据码表映射字符，一次可能读多个字节。
（2）处理对象不同：字节流能处理所有类型的数据（如图片、avi等），而字符流只能处理字符类型的数据。
（3）字节流在操作的时候本身是不会用到缓冲区的，是文件本身的直接操作的；而字符流在操作的时候下后是会用到缓冲区的，是通过缓冲区来操作文件，我们将在下面验证这一点。
结论：优先选用字节流。首先因为硬盘上的所有文件都是以字节的形式进行传输或者保存的，包括图片等内容。但是字符只是在内存中才会形成的，所以在开发中，字节流使用广泛。
输入流和输出流
对输入流只能进行读操作，对输出流只能进行写操作，程序中需要根据待传输数据的不同特性而使用不同的流。

三、字节流读写操作

3.1、按字节流读文件

InputStream

此抽象类是表示字节输入流的所有类的超类。需要定义 InputStream 的子类的应用程序必须始终提供返回下一个输入字节的方法。
int available()
返回此输入流方法的下一个调用方可以不受阻塞地从此输入流读取（或跳过）的字节数。
void close()
关闭此输入流并释放与该流关联的所有系统资源。
void mark(int readlimit)
在此输入流中标记当前的位置。
boolean markSupported()
测试此输入流是否支持 mark 和 reset 方法。
abstract int read()
从输入流读取下一个数据字节。
int read(byte[] b)
从输入流中读取一定数量的字节并将其存储在缓冲区数组 b 中。
int read(byte[] b, int off, int len)
将输入流中最多 len 个数据字节读入字节数组。
void reset()
将此流重新定位到对此输入流最后调用 mark 方法时的位置。
long skip(long n)
跳过和放弃此输入流中的 n 个数据字节

其类图如下:

使用实例如下：

package com.lin;

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;

/**
 * 功能概要：字节流读取文件
 * 
 * @author linbingwen
 * @since 2015年9月5日
 */
public class Test1 {

	/**
	 * @author linbingwen
	 * @since 2015年9月5日
	 * @param args
	 * @throws IOException
	 */
	public static void main(String[] args) {
		String path = "D:" + File.separator + "test1.txt";
		readFile1(path);
		readFile2(path);

	}
    
	/**
	 * 字节流读取文件：单个字符读取
	 * @author linbingwen
	 * @since  2015年9月5日 
	 * @param path
	 */
	public static void readFile1(String path) {
		FileInputStream is = null;
		try {
			is = new FileInputStream(path);
			System.out.println("===============================单个字符读取begin===============================");
			int ch = 0;
			while ((ch = is.read()) != -1) {
				System.out.print((char) ch);
			}
			System.out.println();
			System.out.println("===============================单个字符读取end===============================");		
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		} finally {
			// 关闭输入流
			if (is != null) {
				try {
					is.close();
				} catch (IOException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}
	}
    /**
     * 字节流读取文件：数组循环读取
     * @author linbingwen
     * @since  2015年9月5日 
     * @param path
     */
	public static void readFile2(String path) {
		FileInputStream is = null;
		try {
			// 创建文件输入流对象
			is = new FileInputStream(path);
			// 设定读取的字节数
			int n = 512;
			byte buffer[] = new byte[n];
			// 读取输入流
			System.out.println("===============================数组循环读取begin===============================");
			while ((is.read(buffer, 0, n) != -1) && (n > 0)) {
				System.out.print(new String(buffer));
			}
			System.out.println();
			System.out.println("===============================数组循环读取end===============================");
		} catch (IOException ioe) {
			System.out.println(ioe);
		} catch (Exception e) {
			System.out.println(e);
		} finally {
			// 关闭输入流
			if (is != null) {
				try {
					is.close();
				} catch (IOException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}
	}

}

test1.txt内容如下：

程序运行结果：

注意：对于中文字符，会出现乱码，中文字符要用字符流来读取

如果把内容改成如下：

输出结果如下：

可以看到，中文确实变成乱码了，这就是按字节读取的坏处。

3.2、按字节流写文件

OutputStream
此抽象类是表示输出字节流的所有类的超类。输出流接受输出字节并将这些字节发送到某个接收器。需要定义OutputStream 子类的应用程序必须始终提供至少一种可写入一个输出字节的方法。
void close()
关闭此输出流并释放与此流有关的所有系统资源。
void flush()
刷新此输出流并强制写出所有缓冲的输出字节。
void write(byte[] b)
将 b.length 个字节从指定的字节数组写入此输出流。
void write(byte[] b, int off, int len)
将指定字节数组中从偏移量 off 开始的 len 个字节写入此输出流。
abstract void write(int b)
将指定的字节写入此输出流。
进行I/O操作时可能会产生I/O例外，属于非运行时例外，应该在程序中处理。如：FileNotFoundException, EOFException, IOException等等，下面具体说明操作JAVA字节流的方法。

其类图如下：

使用实例如下：

package com.lin;

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;

/**
 * 功能概要：
 * 
 * @author linbingwen
 * @since 2015年9月5日
 */
public class Test2 {

	/**
	 * @author linbingwen
	 * @since 2015年9月5日
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		String input = "D:" + File.separator + "hello.jpg";
		String output = "D:" + File.separator + "hello1.jpg";
		writeFile(input,output);

	}

	/**
	 * 文件复制操作,可以是图片、文字
	 * 
	 * @author linbingwen
	 * @since 2015年9月5日
	 * @param input
	 * @param output
	 */
	public static void writeFile(String input, String output) {
		FileInputStream fis = null;
		FileOutputStream fos = null;
		byte[] buffer = new byte[100];
		int temp = 0;
		try {
			fis = new FileInputStream(input);
			fos = new FileOutputStream(output);
			while (true) {
				temp = fis.read(buffer, 0, buffer.length);
				if (temp == -1) {
					break;
				}
				fos.write(buffer, 0, temp);
			}
		} catch (Exception e) {
			System.out.println(e);
		} finally {
			try {
				fis.close();
				fos.close();
			} catch (Exception e2) {
				System.out.println(e2);
			}
		}

	}
}

运行结果：

还可以进行MP3的写！

四、字符流读写操作

4.1、字符流读取操作

java采用16位的Unicode来表示字符串和字符，对应的数据流就称为字符流。Reader和Writer为字符流设计。FileReader是InputStreamReader的子类，而InputStreamReader是Reader的子类；FileWriter是OutputStreamWriter的子类，而OutputStreamWriter则是Writer的子类。字符流和字节流的区别在于，字符流操作的对象是字符及字符数组，而字节流操作的对象则是字节及字节数组。
字符输入流
FileReader的常用构造包括以下几种。
FileReader(String fileName):根据文件名创建FileReader对象。
FileReader(File file):根据File对象创建FileReader对象。
FileReader的常用方法包括以下几种。
int read():读取单个字符。返回字符的整数值，如果已经到达文件尾，则返回-1.
int read(char[] cbuf):将字符读入cbuf字符数组。返回读取到的字符数，如果已经到达文件尾，则返回-1.
int read(char[] cbuf,int off,int len):将读取到的字符存放到cbuf字符数组从off标识的偏移位置开始处，最多读取len个字符。
与字节流不同，BufferReader是Reader的直接子类，这一点和BufferInputStream是InputStream的二级子类有所不同。通过BufferReader.readLine()方法可以实现读取文本行、返回字符串，因为我们平时读取的文本文件大多是断行的，而且该方法能直接返回字符串，因此BufferReader使用得比FileReader更为广泛。
BufferReader用有以下两种构造方法。
BufferReader(Reader in):根据in代表的Reader对象创建BufferReader实例，缓冲区大小采用默认值。
BufferReader(Reader in,int sz):根据in代表的Reader对象创建BufferReader实例，缓冲区大小采用指定sz值。
BufferReader.readLine()方法遇到以下字符或者字符串认为当前行结束：‘\n’(换行符),'\r'(回车符),'\r\n'(回车换行)。返回值为该行内容的字符串，不包含任何行终止符，如果已到达流末尾，则返回null。

其类图如下：

实例代码如下：

package com.lin;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;

/**
 * 功能概要：字符流读取操作
 * 
 * @author linbingwen
 * @since 2015年9月5日
 */
public class Test3 {

	/**
	 * @author linbingwen
	 * @since 2015年9月5日
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		String path = "D:" + File.separator + "test3.txt";
		readFile1(path);
		readFile2(path);
		readFile3(path,"utf-8");

	}
    
	/**
	 * 字符流读取文件方法一
	 * @author linbingwen
	 * @since  2015年9月5日 
	 * @param path
	 */
	public static void readFile1(String path) {
		FileReader r = null;
		try {
			r = new FileReader(path);
			// 读入到字符数组的优化
			// 由于有时候文件太大，无法确定需要定义的数组大小
			// 因此一般定义数组长度为1024，采用循环的方式读入
			char[] buf = new char[1024];
			int temp = 0;
			System.out.println("========================== 字符流读取文件方法一==========================");
			while ((temp = r.read(buf)) != -1) {
				System.out.print(new String(buf, 0, temp));
			}
			System.out.println();
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		} finally {
			if (r != null) {
				try {
					r.close();
				} catch (IOException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}
	}

	/**
	 * 字符流读取文件方法二
	 * @author linbingwen
	 * @since  2015年9月5日 
	 * @param path
	 * @return
	 */
	public static String readFile2(String path) {
		File file = new File(path);
		StringBuffer sb = new StringBuffer();
		if (file.isFile()) {
			BufferedReader bufferedReader = null;
			FileReader fileReader = null;
			try {
				fileReader = new FileReader(file);
				bufferedReader = new BufferedReader(fileReader);
				String line = bufferedReader.readLine();
				System.out.println("========================== 字符流读取文件方法二==========================");
				while (line != null) {
					System.out.println(line);
					sb.append(line + "\r\n");
					line = bufferedReader.readLine();
				}
			} catch (FileNotFoundException e) {
				e.printStackTrace();
			} catch (IOException e) {
				e.printStackTrace();
			} finally {
				try {
					fileReader.close();
					bufferedReader.close();
				} catch (IOException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}

		}
		return sb.toString();
	}
	
	/**
	 * 字符流读取文件：可以指定文件编码格式
	 * @author linbingwen
	 * @since  2015年9月5日 
	 * @param path
	 * @param charset
	 * @return
	 */
	public static String readFile3(String path,String charset) {
		File file = new File(path);
		StringBuffer sb = new StringBuffer();
		if (file.isFile()) {
			BufferedReader bufferedReader = null;
			InputStreamReader inputStreamReader = null;
			try {
				inputStreamReader = new InputStreamReader(new FileInputStream(file), charset);
				bufferedReader = new BufferedReader(inputStreamReader);
				String line = bufferedReader.readLine();
				System.out.println("========================== 字符流读取文件方法三==========================");
				while (line != null) {
					System.out.println(line);
					sb.append(line + "\r\n");
					line = bufferedReader.readLine();
				}
			} catch (FileNotFoundException e) {
				e.printStackTrace();
			} catch (IOException e) {
				e.printStackTrace();
			} finally {
				try {
					inputStreamReader.close();
					bufferedReader.close();
				} catch (IOException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}

		}
		return sb.toString();
	}

	

}

这是运行结果：

其中，第三种方法如果指定编码后结果如下：

	readFile3(path,"GBK");

可以看到，中文变成乱码了。

4.2、按字符写入

字符输出流

FileWriter的常用构造有以下几种。
FileWriter(String fileName):根据文件名创建FileWriter对象。
FileWriter(String fileName,boolean append):根据文件名创建FileWriter对象，append参数用来指定是否在原文件之后追加内容。
FileWriter(File file):根据File对象创建FileWriter对象。
FileWriter(File file,boolean append):根据File对象创建FileWriter对象，append参数用来指定是否在原文件之后追加内容。
FileWriter的常用方法包括以下几种。
void writer(int c):向文件中写入正整数c代表的单个字符。
void writer(char[] cbuf):向文件中写入字符数组cbuf。
void writer(char[] cbuf,int off, in len):向文件中写入字符数组cbuf从偏移位置off开始的len个字符。
void writer(String str):向文件中写入字符串str，注意此方法不会在写入完毕之后自动换行。
void writer(String str,int off,int len):向文件中写入字符串str的从位置off开始、长度为len的一部分子串。
Writer append(char c):向文件中追加单个字符c。
Writer append(CharSequence csq):向文件中追加csq代表的一个字符序列。CharSequence是从JDK1.4版本开始引入的一个接口，代表字符值的一个可读序列，此接口对许多不同种类的字符序列提供统一的只读访问。
Writer append(CharSequence csq,int start,int end):向文件中追加csq字符序列的从位置start开始、end结束的一部分字符。
void flush():刷新字符输出流缓冲区。
void close():关闭字符输出流。
和BufferReader相对应，启用缓冲区的BufferWriter也拥有一下两种形式的构造方法。
BufferWriter(Writer out): 根据out代表的Writer对象创建BufferWriter实例，缓冲区大小采用默认值。
BufferWriter(Writer out,int sz):根据out代表的Writer对象创建BufferWriter实例，缓冲区大小采用指定的sz值。
我们知道，BufferReader类的readLine()方法能一次从输入流中读入一行，但对于BufferWriter类，却没有一次写一行的方法。若要向输出流中一次写一行，可用PrintWriter类(PrintWriter也是Writer的直接子类)将原来的流改造成新的打印流，PrintWriter类有一个方法println(String),能一次输出一行，即在待输出的字符串后自动补“\r\n”.

其类图如下：

实例代码如下：

package com.lin;

import java.io.BufferedWriter;
import java.io.File;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;

/**
 * 功能概要：
 * 
 * @author linbingwen
 * @since  2015年9月5日 
 */
public class Test4 {

	/**
	 * @author linbingwen
	 * @since  2015年9月5日 
	 * @param args    
	 */
	public static void main(String[] args) {
		String path = "D:" + File.separator + "test4.txt";
		String str= "Evankaka林炳文Evankaka林炳文Evankaka林炳文\r\n";
		writeFile(path,str);
		writeFile(path,str);
		writeFile(path,str);
	}
	
	/**
	 * 利用字符流写入文件
	 * @author linbingwen
	 * @since  2015年9月5日 
	 * @param path
	 * @param content
	 */
	public static void writeFile(String path,String content){
		//由于IO操作会抛出异常，因此在try语句块的外部定义FileWriter的引用
        FileWriter w = null;
        try {
            //以path为路径创建一个新的FileWriter对象
            //如果需要追加数据，而不是覆盖，则使用FileWriter（path，true）构造方法
        	//w = new FileWriter(path,true);      
            w = new FileWriter(path,true);           
            //将字符串写入到流中，\r\n表示换行
            w.write(content);
            //如果想马上看到写入效果，则需要调用w.flush()方法
            w.flush();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //如果前面发生异常，那么是无法产生w对象的
            //因此要做出判断，以免发生空指针异常
            if(w != null) {
                try {
                    //关闭流资源，需要再次捕捉异常
                    w.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
	}
	


}

写入的文件内容如下：